腈硅聚合物钻井液降滤失剂的合成与性能评价

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1、学兔兔www.xuetutu.com第30卷第2期钻井液与完并液Vo1．30No．22013年3月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDMar．2013【理论研究与应用技术】腈硅聚合物钻井液降滤失剂的合成与性能评价刘成贵(中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司，山东东营)刘成贵．腈硅聚合物钻井液降滤失剂的合成与性能评价Ⅲ．钻井液与完井液，2013，30(2)：22—24．摘要以2一丙烯酸胺一2一甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯腈(AN)、丙烯酸(AA)和硅炕偶联剂为主要原材料，利用正交实验设计，合成出了

2、一种新型抗温耐盐钻井液降滤失剂——腈硅聚合物降滤失剂SO一1。实验考察了加有SO一1的淡水钻井液和饱和盐水钻井液高温老化前后的中压滤失量和流变性能，同时分析了该剂的作用机理。实验结果表明，SO一1在淡水钻井液和饱和盐水钻井液中均具有优异的抗高温降滤失作用，抗温达240℃，抗盐至饱和，优于国内外同类聚合物产品，在深井超深井中有很好的推广应用前景。关键词抗高温降滤失剂；抗盐；腈硅聚合物；合成；钻井液添加剂；深井钻井中图分类号：TE254．4文献标识码：A文章编号：1001．5620(2013)02．0022．03随着石油工业迅速发展和对世界能

3、源需求的不烷偶联剂、引发剂、无水碳酸钠、膨润土和氢氧化钠，断增加，深井超深井的钻探已成为石油工业的一个均为工业品；氯化钠，分析纯；耐温耐盐聚合物降重要发展方向，油田勘探开发逐渐由浅部地层向深滤失剂AAIN、抗高温聚合物降滤失剂Driscal，国部地层、由陆地向海洋发展，这就对钻井液的流变外产品。性和滤失性提出了更高的要求。抗温耐盐降滤失剂淡水基浆：在400mL水中，加人2Og膨润土是深井超深井水基钻井液不可或缺的关键处理剂。和0．8gNa2CO3，高速搅拌20min，室温养护24h，针对目前深井超深井水基钻井液高温稳定性及滤失即得。性调控

4、技术难题，国内外油田化学专家研究出了很饱和盐水基浆：在350mL饱和盐水中，加人多抗温耐盐降滤失剂，其中，2一丙烯酸胺一2．甲基35g评价土和1gNaHCO3，高速搅拌20min，室丙磺酸(AMPS)的磺酸盐多元共聚物降滤失剂最为温养护24h，即得。引人注目，其不仅耐温效果好，而且抗盐能力强[I-41。主要仪器：GJ型高速搅拌机、ZNS型中压滤以AMPS、丙烯酰胺(AM)、丙烯腈(AN)、丙烯失仪、ZNN．D6型六速旋转黏度计、高温滚子加热炉，酸(AA)为主要原材料，通过添加适量的硅烷偶联均为青岛海通达专用仪器厂生产。剂合成出了聚合物降滤

5、失剂SO．1，其不仅具有很1．2实验方法好的抗温耐盐降滤失性能，而且其对流变性影响较1．2．1SO一1的合成l5]小，是深井超深井水基钻井液较理想的降滤失剂。在三口烧瓶中加入一定量的自来水，在搅拌下1实验部分依次加人AM、AMPS、AN、AA和硅烷偶联剂，待溶解后用NaOH水溶液调节pH值，加热至设定1．1实验药剂和仪器温度，加入引发剂，在一定温度下反应一定时间，实验药剂：2一丙烯酰胺2．甲基丙磺酸(AMPS)、即得钻井液用腈硅聚合物降滤失剂SO．1。SO一1可丙烯酰胺(AM)、丙烯腈(AN)、丙烯酸(AA)、硅能的结构式如下。作者简介：

6、刘成贵，高级工程师，1960年生，现任中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司总经理。地址：山东省东营市中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司；邮政编码257064；电话13176600575；E—mail：Irk2000@126．com。学兔兔www.xuetutu.com第3O卷第2期刘成贵：腈硅聚合物钻井液降滤失剂的合成与性能评价23合成产品的降滤失性能最好，并且老化后黏度较低，因而不会对钻井液黏度有很大的影响。3OCH3252O1．2．2流变性和滤失性的测定15参照国家标准GB／T16783--1997《水基钻井液1O5现场测试

7、程序》的方法，测定淡水钻井液和饱和盐0水钻井液高温老化前后的流变性和滤失性能。2结果与讨论图1反应温度对合成产品降滤失性能的影响2．1SO一1的研制由图1可以看出，单体AMPS、AM、AN和AA的物质的量比为4：1：3：2不变，反应温度为2．1．1分子结构设计原则I650℃时所合成的SO．1降滤失性能最好。综合分析国内外研究资料，认为抗温耐盐降滤失剂应满足以下要求。①适度分子尺寸。相对分子质量在几十万的水溶性高分子，具有很好的降滤失性能，相对分子质量太大会引起钻井液稠化，太小则不能形成多点吸附，降滤失效果不理想。②稳定的主链结构。主链采用

8、C—C、C—Si结构，尽可能避免易分解的醚键等连接。在侧链上引人一cN、一S0等强水化基团，以提高聚合物的抗温耐盐能图2引发剂加量对SO一1降滤失性能的影响力。③高负电荷密度。既可阻止黏土颗粒